„Der Trend sowohl in der Energieverteilung als auch in der Automatisierung geht in Richtung Halbleitertechnik – allein aus Sicherheits- und Verfügbarkeitsaspekten heraus. Der große Vorteil hierbei ist, dass es keinen Verschleiß mehr gibt. Kurzschlussbedingte Reparatur- und Ausfallzeiten und auch Ersatzteilhaltung werden deutlich reduziert“, betont Andreas Matthé, CEO der Business Unit Electrical Products bei Siemens, im Interview mit dem SCHALTSCHRANKBAU. Die Halbleiter-Technologie mit SiC Mosfets (Siliziumkarbid Metalloxid-Halbleiter- Feldeffekttransistoren) im Starter ermöglicht schnelles und verschleißfreies Schalten. Herkömmliche Abzweiglösungen haben bedingt durch das Kurzschlussschutzorgan eine vergleichsweise langsame Reaktionszeit, sodass bei einem Kurzschluss das Gerät häufig ausgetauscht werden muss. Im Gegensatz dazu erkennt der e-Starter den Kurzschluss sehr schnell und schaltet in weniger als 4µs ab. Dies macht ihn etwa 1.000-mal schneller als herkömmliche Komponenten. Der e-Starter bietet eine unbegrenzte Kurzschlussabschaltung und muss nach einer Auslösung nicht ausgetauscht werden, was die Verfügbarkeit erhöht.
Kundenanforderungen eruiert
„Wir haben die Entwicklung des e-Starters nahezu parallel zum im Frühjahr 2024 vorgestellten, auf der gleichen Technologie basierenden elektronischen Schutzschalter Sentron ECPD begonnen. Hierbei haben wir einen für uns neuen Weg der Co-Creation beschritten, das heißt unser Team hat ganz eng mit Kunden aus unterschiedlichen Branchen zusammengearbeitet, um über deren Herausforderungen die notwendigen Features für das neue Produkt zu definieren. Ich glaube, die Zeiten, in denen ein Hersteller ein Produkt entwickelt und dann auf reges Kundeninteresse hofft, sind definitiv vorbei“, erläutert Erich Fröhlich, Produktmanager bei der Business Unit Control Products, im Gespräch. „Das Projekt begann im Grunde mit zwei Folien, einem Stift und einem Blatt Papier. Innerhalb von zwei Jahren haben wir über 45 Kunden vor Ort besucht. Es waren unter anderem Anwender aus den Bereichen Fördertechnik, Automotive oder Lebensmittelproduktion vertreten. Gerade die Lebensmittelindustrie ist eine sehr kurzschlussanfällige Branche, da hier häufig mit Hochdruckwasser gereinigt wird. Hier reicht ein kleiner Riss in einer Leitung aus, um einen Kurzschluss auszulösen. Der e-Starter schaltet das Gerät ab, bevor es zum Schaden kommt. Da der Abschaltvorgang über den Halbleiter innerhalb von 4 Mikrosekunden erfolgt, tritt kein Lichtbogen auf, und es gibt auch keinen Verschleiß“, so Fröhlich.
Reduzierte Anlaufströme
Vor allem bei hocheffizienten Motoren, z.B. der Energieeffizienzklassen IE3 und IE4, treten hohe Einschaltströme auf, die zu einem ungewollten Auslösen der Schutzfunktion führen können. Das phasenoptimierte Schalten und der Smart Start des Simatic ET 200SP e-Starters neutralisieren die Inrush-Ströme und reduzieren die Anlaufströme und somit auch die elektrische Belastung des Netzes beim Starten. Zudem werden die beim Direktstart auftretenden Drehmomentstöße ebenfalls reduziert und dadurch die mechanische Belastung merkbar verringert. Somit werden weniger Wartungsarbeiten erforderlich, was vor allem für Applikationen mit einer hohen Schalthäufigkeit wertvoll ist. In Bezug auf die Kundenbefragungen nennt Erich Fröhlich hierzu ein plakatives Beispiel: „Wir waren im Rahmen unserer Co-Creation-Kampagne bei einem Kunden aus der Holzindustrie. Anschließend haben wir eine Testanlage zunächst direkt gestartet und wieder abgeschaltet. Dort haben wir die Smart-Start-Funktion aktiviert, ohne es dem Kunden mitzuteilen. Der Kunde hat sofort akustisch wahrgenommen, dass die elektrische Belastung beim Anlauf der 3kW-Motoren mit großem Getriebe und entsprechend die mechanische Belastung der Gesamtanlage geringer war. Dies war für uns eine Validierung, dass wir mit der Smart Start-Funktion etwas anbieten, was wirklich benötigt wird.“
Systemdiagnose ohne Programmieraufwand
Maschinen- und Anlagenbauer sowie Systemintegratoren profitieren von der nahtlosen Integration des Produkts in das Automatisierungskonzept Totally Integrated Automation (TIA). Diagnosefunktionen sind bereits integriert, was eine ausführliche Systemdiagnose ohne Programmieraufwand ermöglicht. Die uneingeschränkte Datenverfügbarkeit und das Engineering mit Simatic Step 7 im TIA Portal vereinfachen die Projektierung, Parametrierung und Inbetriebnahme. Ein einfacher Gerätetausch durch automatische Nachparametrierung im laufenden Betrieb, das sogenannte Hot-Swapping, ist ebenfalls möglich.
